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加密模型 全密态数据库使用多级加密模型，加密模型中涉及3个对象：数据、列密钥和主密钥，以下是对3个对象的介绍： 数据： SQL语法中包含的数据，比如INSERT... VALUES ('data')语法中包含'data'。 从数据库服务端返回的查询结果，如执行SELECT语法返回的查询结果。 密态数据库会在驱动中，对SQL语法中属于加密列的数据进行加密，对数据库服务端返回的属于加密列的查询结果进行解密。 列密钥：数据由列密钥进行加密，列密钥由数据库驱动生成或由用户手动导入，列密钥密文存储在数据库服务端。 主密钥：列密钥由主密钥加密，主密钥由外部密钥管理者生成并存储。数据库驱动会自动访问外部密钥管理者，以实现对列密钥进行加解密。
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生成主密钥阶段 首次使用密态数据库时，需使用外部密钥管理服务生成至少一个主密钥，生成方式如下： 华为公有云场景 登录账号：进入华为云官网，注册并登录账号。 创建新用户：搜索并进入"身份认证服务"，在"用户"中，通过"创建用户"按钮创建一个 IAM 用户，设置IAM密码，并为IAM用户设置使用" 数据加密 服务"的权限。 登录新用户：重新回到登录页面，选择"IAM用户"登录方式，使用新上一步创建的IAM用户进行登录。后续操作均由该IAM用户完成。 创建主密钥：选择"密钥管理"功能，并通过"创建密钥"按钮创建至少1个密钥，即主密钥。 记住主密钥ID：成功创建主密钥后，每个主密钥都有1个密钥ID。在后续使用密态数据过程中，需配置主密钥ID，数据库驱动会通过Restful接口访问该主密钥。 在生成主密钥后，需为数据驱动准备访问主密钥的参数，比如IAM用户名、项目ID等参数。华为云支持两种身份认证方式，两种方式需要的参数个数与参数类型不同，选择其中一种方式即可。下述步骤介绍如何获取这些参数： 方式一 aksk认证 AK、SK：首先登录华为云“控制台”，单击右上角用户名，进入“我的凭证”，选择“访问密钥”，通过“新增访问密钥”创建AK与SK，创建完成后下载密钥（即AK与SK）。 项目ID：在华为云控制台中，单击右上角用户名，并进入“我的凭证”，单击“API凭证”即可找到“项目ID”。 KMS服务器地址：https://kms.项目.myhuaweicloud.com/v1.0/项目ID/kms。 方式二 账号密码认证 IAM用户名、账号名、项目、项目ID：在华为云控制台中，单击右上角用户名，并进入“我的凭证”，可看到下图所示页面，该页面可获取4个参数：IAM用户名、账号名、项目、项目ID。 IAM服务器地址：https://iam.项目.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens。 IAM用户密码：IAM用户名对应的密码。 KMS服务器地址：https://kms.项目.myhuaweicloud.com/v1.0/项目ID/kms。
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整体流程 在使用全密态数据库的过程中，主要流程包括如下四个阶段，本节（2.1）介绍整体流程。使用gsql操作密态数据库、使用JDBC操作密态数据库章节介绍详细使用流程。 一、生成主密钥阶段：首先，用户需在外部密钥管理中生成主密钥。外部密钥管理为：华为云密钥服务。生成主密钥后，需在外部密钥管理中，准备访问主密钥的参数，以供数据库使用。 二、执行DDL阶段：在本阶段，用户可使用密态数据库的密钥语法依次定义主密钥和列密钥，然后定义表并指定表中某列为加密列。定义主密钥和列密钥的过程中，需访问上一阶段生成的主密钥。 三、执行DML阶段：在创建加密表后，用户可直接执行包含但不限于INSERT、SELECT、UPDATE、DELETE等语法。数据库驱动会自动根据上一阶段的加密定义自动对加密列中的数据进行加解密。 四、清理阶段：依次删除加密表、列密钥和主密钥。
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生成主密钥阶段 首次使用密态数据库时，需使用外部密钥管理服务生成至少一个主密钥，生成方式如下： 华为公有云场景 登录账号：进入华为云官网，注册并登录账号。 创建新用户：搜索并进入"身份认证服务"，在"用户"中，通过"创建用户"按钮创建一个IAM用户，设置IAM密码，并为IAM用户设置使用"数据加密服务"的权限。 登录新用户：重新回到登录页面，选择"IAM用户"登录方式，使用新上一步创建的IAM用户进行登录。后续操作均由该IAM用户完成。 创建主密钥：选择"密钥管理"功能，并通过"创建密钥"按钮创建至少1个密钥，即主密钥。 记住主密钥ID：成功创建主密钥后，每个主密钥都有1个密钥ID。在后续使用密态数据过程中，需配置主密钥ID，数据库驱动会通过Restful接口访问该主密钥。 在生成主密钥后，需为数据驱动准备访问主密钥的参数，比如IAM用户名、项目ID等参数。华为云支持两种身份认证方式，两种方式需要的参数个数与参数类型不同，选择其中一种方式即可。下述步骤介绍如何获取这些参数： 方式一 aksk认证 AK、SK：首先登录华为云“控制台”，单击右上角用户名，进入“我的凭证”，选择“访问密钥”，通过“新增访问密钥”创建AK与SK，创建完成后下载密钥（即AK与SK）。 项目ID：在华为云控制台中，单击右上角用户名，并进入“我的凭证”，单击“API凭证”即可找到“项目ID”。 KMS服务器地址：https://kms.项目.myhuaweicloud.com/v1.0/项目ID/kms。 方式二 账号密码认证 IAM用户名、账号名、项目、项目ID：在华为云控制台中，单击右上角用户名，并进入“我的凭证”，可看到下图所示页面，该页面可获取4个参数：IAM用户名、账号名、项目、项目ID。 IAM服务器地址：https://iam.项目.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens。 IAM用户密码：IAM用户名对应的密码。 KMS服务器地址：https://kms.项目.myhuaweicloud.com/v1.0/项目ID/kms。
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加密模型 全密态数据库使用多级加密模型，加密模型中涉及3个对象：数据、列密钥和主密钥，以下是对3个对象的介绍： 数据： 指SQL语法中包含的数据，比如INSERT...VALUES ('data')语法中包含'data'。 指从数据库服务端返回的查询结果，比如执行SELECT...语法返回的查询结果。 密态数据库会在驱动中对SQL语法中属于加密列的数据进行加密，对数据库服务端返回的属于加密列的查询结果进行解密。 列密钥：数据由列密钥进行加密，列密钥由数据库驱动生成或由用户手动导入，列密钥密文存储在数据库服务端。 主密钥：列密钥由主密钥加密，主密钥由外部密钥管理者生成并存储。数据库驱动会自动访问外部密钥管理者，以实现对列密钥进行加解密。
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整体流程 在使用全密态数据库的过程中，主要流程包括如下四个阶段，本节介绍整体流程，使用gsql操作密态数据库、使用JDBC操作密态数据库、使用Go驱动操作密态数据库章节介绍详细使用流程。 一、生成主密钥阶段：首先，用户需在外部密钥管理中生成主密钥。外部密钥管理为：华为云密钥服务。生成主密钥后，需在外部密钥管理中，准备访问主密钥的参数，以供数据库使用。 二、执行DDL阶段：在本阶段，用户可使用密态数据库的密钥语法依次定义主密钥和列密钥，然后定义表并指定表中某列为加密列。定义主密钥和列密钥的过程中，需访问上一阶段生成的主密钥。 三、执行DML阶段：在创建加密表后，用户可直接执行包含但不限于INSERT、SELECT、UPDATE、DELETE等语法，数据库驱动会自动根据上一阶段的加密定义自动对加密列中的数据进行加解密。 四、清理阶段：依次删除加密表、列密钥和主密钥。
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执行密态等值密文解密 数据库连接接口PgConnection类型新增解密接口，可以对全密态数据库的密态等值密文进行解密。解密后返回其明文值，通过schema.table.column找到解文对应的密文列并返回其原始数据类型。 表1 新增com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.PgConnection函数接口 方法名 返回值类型 支持JDBC 4 decryptData(String ciphertext, Integer len, String schema, String table, String column) ClientLogicDecryptResult Yes 参数说明： ciphertext 需要解密的密文。 len 密文长度。当取值小于实际密文长度时，解密失败。 schema 加密列所属schema名称。 table 加密列所属table名称。 column 加密列所属column名称。 下列场景可以解密成功，但不推荐： 密文长度入参比实际密文长。 schema.table.column指向其他加密列，此时将返回被指向的加密列的原始数据类型。 表2 新增com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.clientlogic.ClientLogicDecryptResult函数接口 方法名 返回值类型 描述 支持JDBC4 isFailed() Boolean 解密是否失败，若失败返回True，否则返回False。 Yes getErrMsg() String 获取错误信息。 Yes getPlaintext() String 获取解密后的明文。 Yes getPlaintextSize() Integer 获取解密后的明文长度。 Yes getOriginalType() String 获取加密列的原始数据类型。 Yes // 通过非密态连接、逻辑解码等其他方式获得密文后，可使用该接口对密文进行解密 import com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.PgConnection; import com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.clientlogic.ClientLogicDecryptResult; // conn为密态连接 // 调用密态PgConnection的decryptData方法对密文进行解密，通过列名称定位到该密文的所属加密列，并返回其原始数据类型 ClientLogicDecryptResult decrypt_res = null; decrypt_res = ((PgConnection)conn).decryptData(ciphertext, ciphertext.length(), schemaname_str, tablename_str, colname_str); // 检查返回结果类解密成功与否，失败可获取报错信息，成功可获得明文及长度和原始数据类型 if (decrypt_res.isFailed()) { System.out.println(String.format("%s\n", decrypt_res.getErrMsg())); } else { System.out.println(String.format("decrypted plaintext: %s size: %d type: %s\n", decrypt_res.getPlaintext(), decrypt_res.getPlaintextSize(), decrypt_res.getOriginalType())); }
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执行加密表的预编译SQL语句 // 调用Connection的prepareStatement方法创建预编译语句对象。 PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO creditcard_info VALUES (?, ?, ?);"); // 调用PreparedStatement的setShort设置参数。 pstmt.setInt(1, 2); pstmt.setString(2, "joy"); pstmt.setString(3, "6219985678349800033"); // 调用PreparedStatement的executeUpdate方法执行预编译SQL语句。 int rowcount = pstmt.executeUpdate(); // 调用PreparedStatement的close方法关闭预编译语句对象。 pstmt.close();
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执行密态等值查询加密表相关的语句 // 定义加密表 _, err = db.Exec("CREATE TABLE creditcard_info (id_number int, name varchar(50) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC), credit_card varchar(19) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC));") // 插入数据 _, err = db.Exec("INSERT INTO creditcard_info VALUES (1,'joe','6217986500001288393'), (2,'mike','6217986500001722485'), (3,'joe','6315892300001244581');"); var var1 int var var2 string var var3 string // 查询数据 rows, err := db.Query("select * from creditcard_info where name = 'joe';") defer rows.Close() // 逐行打印 for rows.Next() { err = rows.Scan(&var1, &var2, &var3) if err != nil { log.Fatal(err) } else { fmt.Printf("var1:%v, var2:%v, var3:%v\n", var1, var2, var3) } }
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执行加密表的预编译SQL语句 // 调用DB实例的Prepare方法创建预编译对象 delete_stmt, err := db.Prepare("delete from creditcard_info where name = $1;") defer delete_stmt.Close() // 调用预编译对象的Exec方法绑定参数并执行SQL语句 _, err = delete_stmt.Exec("mike")
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执行加密表的Copy In操作 // 调用DB实例的Begin、Prepare方法创建事务对象、预编译对象 tx, err := db.Begin() copy_stmt, err := tx.Prepare("Copy creditcard_info from stdin") // 声明并初始化待导入数据 var records = []struct { field1 int field2 string field3 string }{ {4, "james", "6217986500001234567"}, { field1: 5, field2: "john", field3: "6217986500007654321", }, } // 调用预编译对象的Exec方法绑定参数并执行SQL语句 for _, record := range records { _, err = copy_stmt.Exec(record.field1, record.field2, record.field3) if err != nil { log.Fatal(err) } } // 调用事务对象的Commit方法完成事务提交 err = copy_stmt.Close() err = tx.Commit() 当前Go驱动Copy In语句存在强约束，仅能在事务中通过预编译方式执行。
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外部密钥服务的身份验证 当数据库驱动访问华为云密钥管理服务时，为避免攻击者伪装为密钥服务，在数据库驱动与密钥服务建立https连接的过程中，可通过CA证书验证密钥服务器的合法性。为此，需提前配置CA证书，如果未配置，将不会验证密钥服务的身份。配置方法如下： 华为云场景下，需在环境变量中增加如下参数： export HUAWEI_KMS_INFO='其他参数, iamCaCert=路径/IAM的CA证书文件, kmsCaCert=路径/KMS的CA证书文件' 大部分浏览器均会自动下载网站对应的CA证书，并提供证书导出功能。虽然，诸如https://www.ssleye.com/ssltool/certs_down.html等很多网站也提供自动下载CA证书的功能，但可能因本地环境中存在代理或网关，导致CA证书无法正常使用。所以，建议借助浏览器下载CA证书。下载方式如下： 由于我们使用restful接口访问密钥服务，当我们在浏览器输入接口对应的url时，可忽略下述2中的失败页面，因为即使在失败的情况下，浏览器早已提前自动下载CA证书。 输入 域名 ：打开浏览器，在华为云场景中，分别输入IAM服务的域名：iam.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens与KMS的域名：kms.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v1.0。 查找证书：在每次输入域名后，找到SSL连接相关信息，单击后会发现证书，继续单击可查看证书内容。 导出证书：在证书查看页面，可能会看到证书分为很多级，我们仅需要域名的上一级证书即可，选择该证书并单击导出，便可直接生成证书文件，即我们需要的证书文件。 上传证书：将导出的证书上传至应用端，并配置到上述参数中即可。
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安全地设置环境变量 环境变量HUAWEI_KMS_INFO中包含敏感信息，建议使用如下设置方式： 设置临时环境变量：使用密态数据库时，通过export命令设置环境变量；使用完，即通过unset命令清理环境变量。该方法中操作系统日志可能会记录敏感信息，建议使用进程级环境变量或使用JDBC接口对connection连接参数进行设置。 设置进程级环境变量：在应用程序代码中，通过编程接口设置环境变量，不同编程语言设置示例如下： C/C++：setenv(name, value)。 Go：os.Setenv(name, value)。 java暂不支持设置进程级环境变量，仅支持通过JDBC接口设置connection连接参数。
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安全地设置环境变量 环境变量HUAWEI_KMS_INFO中包含敏感信息，建议使用如下设置方式： 设置临时环境变量：使用密态数据库时，通过export命令设置环境变量；使用完，即通过unset命令清理环境变量。该方法中操作系统日志可能会记录敏感信息，建议使用进程级环境变量或使用JDBC接口对connection连接参数进行设置。 设置进程级环境变量：在应用程序代码中，通过编程接口设置环境变量，不同编程语言设置示例如下： C/C++：setenv(name, value)。 Go：os.Setenv(name, value)。 java暂不支持设置进程级环境变量，仅支持通过JDBC接口设置connection连接参数。
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外部密钥服务的身份验证 当数据库驱动访问华为云密钥管理服务时，为避免攻击者伪装为密钥服务，在数据库驱动与密钥服务建立https连接的过程中，可通过CA证书验证密钥服务器的合法性。为此，需提前配置CA证书，如果未配置，将不会验证密钥服务的身份。配置方法如下： 华为云场景下，需在环境变量中增加如下参数： export HUAWEI_KMS_INFO='其他参数, iamCaCert=路径/IAM的CA证书文件, kmsCaCert=路径/KMS的CA证书文件' 大部分浏览器均会自动下载网站对应的CA证书，并提供证书导出功能。虽然，诸如https://www.ssleye.com/ssltool/certs_down.html等很多网站也提供自动下载CA证书的功能，但可能因本地环境中存在代理或网关，导致CA证书无法正常使用。所以，建议借助浏览器下载CA证书。下载方式如下： 由于我们使用restful接口访问密钥服务，当我们在浏览器输入接口对应的url时，可忽略下述2中的失败页面，因为即使在失败的情况下，浏览器早已提前自动下载CA证书。 输入域名：打开浏览器，在华为云场景中，分别输入IAM服务的域名：iam.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens与KMS的域名：kms.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v1.0。 查找证书：在每次输入域名后，找到SSL连接相关信息，单击后会发现证书，继续单击可查看证书内容。 导出证书：在证书查看页面，可能会看到证书分为很多级，我们仅需要域名的上一级证书即可，选择该证书并单击导出，便可直接生成证书文件，即我们需要的证书文件。 上传证书：将导出的证书上传至应用端，并配置到上述参数中即可。
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